CN101575530B

CN101575530B - 生物质液化油及其制备方法

Info

Publication number: CN101575530B
Application number: CN200910084471.4A
Authority: CN
Inventors: 张景来
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: CN101575530A

Abstract

本发明公开了一种生物质液化油及其制备方法。本发明提供的生物质液化油的制备方法，是将粪便置于反应釜中热解得到生物质液化油。上述反应釜内可具有保护性气氛，所述保护性气氛是将气体通入高压反应釜得到的还原性气氛或惰性气氛。热解的反应温度为230℃-600℃，所述热解的反应时间为0-80分钟。在热解的反应中可加入催化剂，所述催化剂为碳酸盐。该方法制备生物质液化油达到了1∶3的能量输入输出效率，生物质液化油的热值平均高达34.65MJ/kg，同时较为稳定。

Description

生物质液化油及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物工程与能源领域，特别涉及生物质液化油及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，全球石油需求日益增加，国际能源署表示：预计全球石油需求平均每年上升1％，从现在起到2015年，全球每天必须要额外增产700万桶石油，才能避免在未来近十年间出现明显的能源供需不平衡。能源危机的出现不仅严重地阻碍国家的经济发展，更威胁到国家安全，因此各国纷纷开展可再生能源和绿色能源的研究。

但是目前对生物柴油的研究往往因为转化机理不清，产率低，成本高而无法真正解决能源短缺问题。因此选取合适的、低成本的原料来积极发展和生产生物柴油已成为大势所趋。

人畜粪便具有有机物含量高、原料丰富、热值较高、产率高的特点，因此是制备生物质液化油的极佳材料。

发明内容

本发明的目的在于提供生物质液化油及其制备方法，利用该方法得到的生物质液化油具有产率高、热值高、含氢量高、含氧量低等特点。

本发明提供的生物质液化油的制备方法，是将粪便置于反应釜内，热解得到生物质液化油。

上述粪便是鸡、鸭、鹅、猪和/或人的粪便。

为了便于搅拌，可将粪便加水适当稀释。上述粪便中的固体含量占1％-90％(质量百分比)，优选粪便中的固体含量占10-60％(质量百分比)，更优选粪便中的固体含量占10％-30％(质量百分比)。

上述反应釜内可具有保护性气氛或不具有保护性气氛，所述保护性气氛是将载气通入反应釜后得到的还原性气氛或惰性气氛。反应釜内通入载气，驱赶空气，可避免原料与反应釜内的氧气发生反应，防止生物质液化油的产率降低。

上述还原性气氛所用的载气为还原性气体，所述还原性气体可为氢气或一氧化碳。

所述惰性气氛所用的载气是惰性气体或氮气，该惰性气体可以包括所有的惰性气体。

上述热解的反应温度为230℃-600℃，优选为275℃-350℃，更优选为280℃-295℃；所述热解的反应时间为0-80分钟，不包括0分钟，优选为10-40分钟，更优选为20-25分钟。

为了加快反应进程和促使反应完全，可在热解的反应中加入催化剂，所述催化剂与粪便的固体的质量之比为(2-10)∶100；所述催化剂为碳酸盐。

利用本发明提供的方法制备的生物质液化油也属于本发明的保护范围之内。

本发明的另一目的在于提供生物质液化油作为生物质燃料油的应用。

本发明的又一目的在于提供生物质液化油在制备柴油、汽油或煤油中的应用。

将本发明提供的生物质液化油通过常规方法加工即可得到柴油、汽油或煤油。

本发明提供的生物质液化油的制备方法，是通过人畜粪便在液化装置中反应，经冷却、排除多余气体后得到生物质液化油。该方法制备生物质液化油达到了1∶3的能量输入输出效率。本发明还具有以下有益效果：

1、利用人畜粪便生物质液化可获得高质量的生物质液化油。以木材、农作物秸秆为原料的快速热解得到的生物质液化油的氢含量为6.2％，氧为37.3％，而本发明得到的平均值氢含量为8.7％，氧含量为11.4％，所以人畜粪便生物质液化油的H(氢)含量比木材或农作物秸秆的生物质液化油高，但O(氧)含量则较低，并且氢和碳的摩尔比为1∶(1.5-2.0)，因此人畜粪便生物质液化油的热值更高，平均高达34.65MJ/kg，同时较为稳定。

2、利用人畜粪便生物质液化制备的生物质液化油具有良好的环境效益。反应后废水因为含有大量的N、P、K等元素而成为优质肥料，剩余固体小于原料总固体的5％，气态产物主要为CO₂。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中，所述百分含量如无特殊说明，均为质量百分含量。

实施例1、未加入催化剂，不通入载气制备生物质液化油

一、制备生物质液化油

1、收集鸭粪，然后稀释成含20％的总固体量的原料。

2、粪便的热解：将1000g样品装入带搅拌桨的2升高压反应釜内，密封。反应温度为285℃，恒温反应26分钟后开始冷却，待温度降低到40℃时卸下排气阀，取出由鸭粪生产的生物质液化油。剩余含有N、P和K的污水可作为肥料。

二、生物质液化油的品质分析

1、生物质液化油的热值

按照《石油产品热值测定法》(GB/T384-81)提供的方法检测由鸭粪生产的生物质液化油的热值，实验重复3次，平均值达34.25MJ/kg。利用本实施例的步骤一提供的方法来制备生物质液化油，其能量输入输出效率达1∶3。

2、生物质液化油的产率分析

将得到的由鸭粪生产的生物质液化油除以原料的总挥发性固体的质量，得到生物质液化油的产率，达70％以上。其中，挥发性固体(VS)表示三种物质(水样中的悬浮物、胶体和溶解性物质)中的有机物。

挥发性固体的质量的计算方法：将瓷坩埚洗净并在600℃马弗炉中灼烧1h，取出冷却，取原料样品置于坩埚内，然后放入干燥箱内在105±2℃下干燥至恒重，得到的是总固体的质量，记作a克，将干燥后的样品放入马弗炉中，在600℃灼烧2h，取出冷却称重，得到的质量记作b克，则总挥发固体的量＝(a-b)克。

3、生物质液化油的含氢量、含氧量分析

按照《石油工业新技术与标准规范手册》提供的方法测定生物质液化油的含氢量和含氧量。

实验重复3次，由鸭粪生产的生物质液化油的含氢量平均高达7.9％，比木材或农作物秸秆的生物质液化油中的含氢量(6.2％)高；由鸭粪生产的生物质液化油的含氧量平均为12.9％，比木材或农作物秸秆的生物质液化油中的含氧量(37.2％)低。

实施例2、未加入催化剂，以氮气为保护性气体制备生物质液化油

一、制备生物质液化油

1.收集猪粪，然后稀释成含20％的总固体量的原料。

2.粪便的热解：将1000g样品装入带搅拌桨的2升高压反应釜内，密封。将氮气通入高压反应釜以驱赶空气，使粪便原料在惰性气氛中热解，反应温度为280℃，恒温反应25分钟后开始冷却，待温度降低到35℃时卸下排气阀，取出生物质液化油。剩余含有N、P和K的污水可作为肥料。

二、生物质液化油的品质分析

1、生物质液化油的热值

按照实施例1提供的方法检测由猪粪生产的生物质液化油的热值，实验重复3次，平均值达34.32MJ/kg。利用本实施例的步骤一提供的方法来制备生物质液化油，其能量输入输出效率达1∶3。

2、生物质液化油的产率分析

按照实施例1提供的方法计算得到生物质液化油的产率，达71％以上。

3、生物质液化油的含氢量、含氧量分析

按照实施例1提供的方法测定生物质液化油的含氢量和含氧量。

实验重复3次，由猪粪生产的生物质液化油的含氢量平均高达8.1％，比木材或农作物秸秆的生物质液化油中的含氢量(6.2％)高；猪粪的生物质液化油的含氧量为12.5％，比木材或农作物秸秆的生物质液化油中的含氧量(37.2％)低。

实施实例3、加入催化剂，以氢气为载气制备生物质液化油

一、生物质液化油的制备

1.收集人的粪便，将人的粪便制成含25％的总固体量的原料，待用。

2.将800克的原料及17克的催化剂(碳酸钠)送入带搅拌桨的2升高压反应釜内，密封。用氢气驱赶反应釜内空气，碳酸钠作为催化剂，反应温度为295℃，恒温反应20分钟后，冷却，当温度降低到45℃时，卸下排气阀，得到人粪的生物质液化油。剩余含有N、P和K的污水可作为肥料。

二、生物质液化油的品质分析

1、生物质液化油的热值

由人粪生产的生物质液化油的热值(按照实施例1提供的方法检测)，实验重复3次，平均值达34.97MJ/kg。利用本实施例的步骤一提供的方法来制备生物质液化油，其能量输入输出效率达1∶3。

2、生物质液化油的产率分析

按照实施例1提供的方法计算由人粪生产的生物质液化油的产率，达75％以上。

3、生物质液化油的含氢量、含氧量分析

按照实施例1提供的方法测定生物质液化油的含氢量、含氧量，实验重复3次，由人粪生产的生物质液化油的含氢量平均高达8.6％，比木材或农作物秸秆的生物质液化油中的含氢量6.2％高；人粪的生物质液化油的含氧量为11.9％，比木材或农作物秸秆的生物质液化油中的含氧量37.2％低。

实施例4、加入催化剂，以氦气为载气制备生物质液化油

一、生物质液化油的制备

1.收集鸡的粪便，将鸡的粪便制成含10％的总固体量的原料，待用。

2.将800克的原料及2克的催化剂(碳酸钾)送入带搅拌桨的2升高压反应釜内，密封。将氦气通入高压反应釜以驱赶空气，温度为300℃，碳酸钾作为催化剂，恒温反应22分钟后，冷却，当温度降低到45℃时，卸下排气阀，得到由鸡粪生产的生物质液化油。剩余含有N、P和K的污水可作为肥料。

二、生物质液化油的品质分析

由鸡粪生产的生物质液化油的产率、热值、含氢量和含氧量等各项指标与实施例3相同。

Claims

1.生物质液化油的制备方法，其特征在于：是将粪便置于反应釜内，热解得到生物质液化油；

所述粪便中的固体质量百分含量占10％-30％；所述热解的反应温度为280℃-295℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述粪便是鸡、鸭、鹅、猪和/或人的粪便。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述反应釜内具有保护性气氛，所述保护性气氛是将载气通入反应釜后得到的还原性气氛或惰性气氛。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述还原性气氛所用的载气为还原性气体，所述还原性气体为氢气或一氧化碳；所述惰性气氛所用的载气是惰性气体或氮气。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述热解的反应时间为20-25分钟。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述热解的反应中加入催化剂，所述催化剂与粪便的固体的质量之比为(2-10)∶100；所述催化剂为碳酸盐。